RU2185602C1 - Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости - Google Patents
Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185602C1 RU2185602C1 RU2001101962A RU2001101962A RU2185602C1 RU 2185602 C1 RU2185602 C1 RU 2185602C1 RU 2001101962 A RU2001101962 A RU 2001101962A RU 2001101962 A RU2001101962 A RU 2001101962A RU 2185602 C1 RU2185602 C1 RU 2185602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- output
- input
- thermistors
- liquid
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области контроля уровня жидкости и может быть использовано, в частности, для контроля уровня топлива в топливном баке летательного аппарата. Изобретение обеспечивает исключение возможности выдачи ложного сигнала об отсутствии жидкости при работе сигнализатора в широком диапазоне некоррелированных между собой температур жидкости и газа, в том числе при работе в легковоспламеняющихся жидкостях. Сигнализатор содержит два последовательно соединенных терморезистора, установленных в датчике уровня, расположенном в баке. Терморезисторы имеют температурные коэффициенты сопротивления одного знака, параметры теплоотдачи в газе, отличные друг от друга, и равные между собой номинальные сопротивления. Терморезисторы подключены к источнику питания. Устройство содержит управляемый двухпозиционный переключающий ключ, каждый из неподвижных контактов ключа соединен с одним из терморезисторов, а переключающий контакт соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, корпус которого заземлен, например, соединен с корпусом летательного аппарата. Выход преобразователя подключен к входу блока деления, а выход последнего подсоединен к измерительному входу компаратора, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, а выход - с входом индикатора. Управляющие входы управляемого ключа и блока деления подключены к выходу генератора управляющих импульсов. Общая точка терморезисторов заземлена. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области контроля уровня жидкости и может быть использовано, в частности, для контроля уровня топлива в топливном баке летательного аппарата.
Известны датчики, работа которых основана на разнице теплопроводности жидкости и газа. При одинаковой теплопроизводительности терморезистора его установившаяся температура выше, когда терморезистор находится в газе, чем когда в жидкости. Измеряя сопротивление терморезистора, можно определять среду, в которой он находится.
Известен тепловой сигнализатор уровня жидкости [АС СССР 1723449, МКИ G 01 F 23/22, опубл. 30.03.92], содержащий установленный в датчике уровня терморезистор, включенный в одно из плеч резистивного моста, соединенного через управляемый ключ с источником питания. Мост через дифференциальный усилитель подключен к входу компаратора. Сигнал о наличии/отсутствии жидкости (масла) в емкости подается на световой индикатор.
Указанный датчик может работать только в негорючих или трудно воспламеняющихся средах, например в автомобильном масле, и не может быть использован в топливных баках летательных аппаратов по следующим причинам. При опорожнении бака оставшийся в нем газ на больших высотах охлаждается до низкой температуры (до -50oС). Соответственно температура расположенного в газе терморезистора также понижается, что может стать причиной формирования ложного сигнала о наличии жидкости в месте установки датчика. Для исключения подобной возможности величина перегрева терморезистора, находящегося в газе, по отношению к температуре этого газа должна быть настолько значительной, чтобы любое понижение температуры терморезистора, вызванное уменьшением температуры газа, не могло привести к снижению сопротивления терморезистора до величины, соответствующей наличию жидкости в месте установки датчика. Указанный значительный перегрев терморезистора делает невозможным использование данного сигнализатора для работы в легковоспламеняющейся среде, например в авиационном топливе.
Указанный недостаток устранен в наиболее близком к предлагаемому изобретению и принятом за прототип тепловом сигнализаторе уровня жидкости [Патент США 5421202, опубл. 1995 г.]
В состав этого сигнализатора входят два последовательно соединенных терморезистора, запитанных от источника питания, установленных в датчике уровня и подключенных к измерительному входу компаратора, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, а выход - со входом формирователя выходной информации.
В состав этого сигнализатора входят два последовательно соединенных терморезистора, запитанных от источника питания, установленных в датчике уровня и подключенных к измерительному входу компаратора, опорный вход которого соединен с выходом источника опорного сигнала, а выход - со входом формирователя выходной информации.
Температурные коэффициенты сопротивления (ТКС) терморезисторов этого сигнализатора имеют взаимно противоположные знаки, вследствие чего при нагревании находящихся в газе терморезисторов током источника питания сопротивление терморезистора с положительным ТКС возрастает, а сопротивление терморезистора с отрицательным ТКС уменьшается.
При опорожнении бака, а следовательно, при нахождении датчика уровня с терморезисторами в газе перегрев терморезисторов по отношению к температуре окружающего газа составляет относительно небольшую величину, допускаемую условиями безопасной эксплуатации контролируемой жидкости. Возможность относительно небольшого перегрева создается благодаря тому, что при понижении температуры газа и соответственном понижении температуры терморезисторов сопротивление терморезистора с положительным ТКС уменьшается, а сопротивление терморезистора с отрицательным ТКС увеличивается. При этом уменьшение суммарного сопротивления двух последовательно соединенных терморезисторов оказывается относительно незначительным и недостаточным для формирования ложного сигнала о наличии жидкости в месте установки датчика. Поэтому данный сигнализатор благодаря относительно небольшому перегреву терморезисторов может использоваться для контроля легковоспламеняющихся жидкостей, в частности, для контроля авиационного топлива. Однако его недостатком является возможность формирования ложного сигнала об отсутствии жидкости в условиях, когда температуры жидкости и газа могут изменяться в широких пределах некоррелированно между собой.
Подобные условия возникают, например, при дозаправке летательного аппарата в полете относительно теплым топливом из летающего танкера, когда температура топлива, поступающего из танкера, может составлять +25o...+30oС. В этом случае переход терморезисторов датчика уровня из холодного газа в относительно теплую жидкость может привести к подогреву терморезисторов жидкостью, к повышению суммарного сопротивления и в конечном итоге - к выдаче ложной информации об отсутствии жидкости в месте расположения датчика уровня.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача исключения возможности выдачи ложного сигнала об отсутствии жидкости при работе сигнализатора в широком диапазоне некоррелированных между собой температур жидкости и газа, в том числе при работе в легковоспламеняющихся жидкостях, например, в авиационном топливе.
Поставленная задача решается тем, что в терморезисторном сигнализаторе уровня жидкости, включающем датчик уровня, содержащий два последовательно соединенных и подключенных к источнику питания терморезистора, а также компаратор с источником опорного сигнала, выход компаратора предназначен для подключения к индикатору, новым, согласно изобретению, является то, что сигнализатор дополнительно содержит последовательно соединенные управляемый двухпозиционный переключающий ключ, аналого-цифровой преобразователь с заземленным корпусом и блок деления, выход которого соединен с измерительным входом компаратора, каждый из неподвижных контактов упомянутого ключа соединен с одним из терморезисторов, общая точка которых заземлена или соединена с корпусом аналого-цифрового преобразователя, при этом терморезисторы имеют температурные коэффициенты сопротивления одного знака, параметры теплоотдачи в газе, отличные друг от друга, и равные номинальные сопротивления.
На чертеже показана функциональная схема заявляемого устройства.
Сигнализатор содержит два последовательно соединенных терморезистора 1 и 2, установленных в датчике 3 уровня, расположенном в баке 4, например в топливном баке 4 летательного аппарата. Терморезисторы подключены к источнику питания 5. Терморезисторы имеют температурные коэффициенты сопротивления одного знака (либо оба имеют положительный ТКС, либо оба - отрицательный ТКС), их номинальные сопротивления равны друг другу (R1=R2), но терморезисторы имеют существенно отличные друг от друга параметры теплоотдачи в газе. Это может быть достигнуто либо за счет различной теплопроводности материала оболочки терморезисторов, контактирующей с окружающей средой, либо за счет существенно отличных друг от друга площадей поверхности контакта терморезисторов с окружающей средой.
Устройство содержит управляемый двухпозиционный переключающий ключ 6, каждый из неподвижных контактов ключа соединен с одним из терморезисторов, а переключающий контакт соединен с входом аналого-цифровым преобразователем 7, корпус которого заземлен, например, соединен с корпусом летательного аппарата. Выход преобразователя 7 подключен к входу блока деления 8, а выход последнего подсоединен к измерительному входу компаратора 9, опорный вход которого соединен с выходом источника 10 опорного сигнала, а выход с входом индикатора 11. Управляющие входы переключающего ключа 6 и блока 8 деления подключены к выходу генератора 12 управляющих импульсов. Общая точка терморезисторов заземлена, например, соединена с корпусом летательного аппарата или соединена с заземленным корпусом аналого-цифрового преобразователя 7.
Сигнализатор работает следующим образом.
При опорожнении бака 4, а следовательно, при нахождении датчика 3 в газовой среде температура каждого из подогреваемых током источника 5 питания терморезисторов 1, 2 зависит, при прочих равных условиях, от количества теплоты, отдаваемого каждым терморезистором окружающей среде. Для примера выберем терморезисторы 1, 2 с отличными друг от друга площадями поверхности контакта с окружающей средой. При этом теплоотдача терморезистора 2 с большей площадью поверхности превышает по величине теплоотдачу терморезистора 1 с меньшей площадью поверхности, а следовательно, последний нагревается до более высокой температуры. В результате сопротивление R1(T) изменяется при нагревании терморезистора 1 на относительно большую величину, чем сопротивление R2(T) терморезистора 2, и, в случае если ТКС обоих терморезисторов, например, оба положительны, отношение сопротивлений R1(T), R2(T) становится большим единицы:
R1(T)/R2(T)>1 (газ) (1)
При нахождении терморезисторов 1, 2 в жидкости температура каждого из них устанавливается практически равной температуре жидкости, в связи с чем отношение сопротивлений терморезисторов 1, 2, имеющих одинаковую температуру, остается неизменным и равным единице:
R1(T)/R2(T)=1 (жидкость) (2)
В случае, если ТКС обоих терморезисторов 1, 2 выбраны, например, отрицательными, условие (1) имеет вид:
R1(T)/R2(T)<1 (газ),
а условие (2) не изменяется. Если контакты переключателя 6 находятся в положении, показанном на чертеже, то аналоговый сигнал о значении сопротивления R1(T) терморезистора 1, погруженного в жидкость, поступает через замкнутую контактную пару переключателя 6 на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и после преобразования в цифровую форму передается на вход блока 8 деления, где фиксируется в памяти блока. При подаче на управляющие входы переключающего ключа 6 и блока деления 8 управляющих импульсов, формируемых генератором 12 управляющих импульсов, контактная группа ключа 6 переключается и на вход аналого-цифрового преобразователя 7 поступает сигнал о величине сопротивления R2(Т) терморезистора 2, который преобразуется в цифровую форму и поступает на вход блока 8 деления. Блок 8 выполняет операцию деления хранящегося в его памяти числа, соответствующего значению сопротивления R1(Т), на поступившее на вход число, соответствующее значению сопротивления R2(Т). Сигнал, соответствующий результату этого деления R1(Т)/R2(Т), через измерительный вход подается в компаратор 9, выполняющий его сравнение с опорным сигналом U0, соответствующим числу 1, поступающим на опорный вход компаратора с выхода источника 10 опорного сигнала. Если результат сравнения соответствует условию (1), то в выходной цепи компаратора 9 возникает сигнал U1вых, соответствующий газу, если же результат сравнения отвечает условию (2), то в выходной цепи компаратора 9 возникает сигнал U2вых, соответствующий наличию жидкости в месте расположении терморезисторов 1, 2.
R1(T)/R2(T)>1 (газ) (1)
При нахождении терморезисторов 1, 2 в жидкости температура каждого из них устанавливается практически равной температуре жидкости, в связи с чем отношение сопротивлений терморезисторов 1, 2, имеющих одинаковую температуру, остается неизменным и равным единице:
R1(T)/R2(T)=1 (жидкость) (2)
В случае, если ТКС обоих терморезисторов 1, 2 выбраны, например, отрицательными, условие (1) имеет вид:
R1(T)/R2(T)<1 (газ),
а условие (2) не изменяется. Если контакты переключателя 6 находятся в положении, показанном на чертеже, то аналоговый сигнал о значении сопротивления R1(T) терморезистора 1, погруженного в жидкость, поступает через замкнутую контактную пару переключателя 6 на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и после преобразования в цифровую форму передается на вход блока 8 деления, где фиксируется в памяти блока. При подаче на управляющие входы переключающего ключа 6 и блока деления 8 управляющих импульсов, формируемых генератором 12 управляющих импульсов, контактная группа ключа 6 переключается и на вход аналого-цифрового преобразователя 7 поступает сигнал о величине сопротивления R2(Т) терморезистора 2, который преобразуется в цифровую форму и поступает на вход блока 8 деления. Блок 8 выполняет операцию деления хранящегося в его памяти числа, соответствующего значению сопротивления R1(Т), на поступившее на вход число, соответствующее значению сопротивления R2(Т). Сигнал, соответствующий результату этого деления R1(Т)/R2(Т), через измерительный вход подается в компаратор 9, выполняющий его сравнение с опорным сигналом U0, соответствующим числу 1, поступающим на опорный вход компаратора с выхода источника 10 опорного сигнала. Если результат сравнения соответствует условию (1), то в выходной цепи компаратора 9 возникает сигнал U1вых, соответствующий газу, если же результат сравнения отвечает условию (2), то в выходной цепи компаратора 9 возникает сигнал U2вых, соответствующий наличию жидкости в месте расположении терморезисторов 1, 2.
Так как количество теплоты, выделяемое в терморезисторах 1, 2, запитанных током источника 5, одинаково в обоих терморезисторах, то охлаждение каждого терморезистора 1, 2 при переходе из газа в жидкость происходит в соответствии с параметрами теплоотдачи каждого терморезистора.
Однако неравенство между собой параметров теплоотдачи, существенно влияющих на скорость теплообмена терморезисторов 1, 2 с окружающей средой, характеризуемой низкой теплопроводностью - газом, оказывается малосущественным при теплообмене терморезисторов с окружающей средой с высокой теплопроводностью - жидкостью. Разница между временами охлаждения каждого из терморезисторов в жидкости при равенстве количества теплоты, сообщаемой каждому из терморезисторов источником 5 питания, составляет, в зависимости от величины показателя тепловой инерции терморезистора, от 0,1 до 0,3 с.
Операции формирования сигналов о наличии или отсутствии жидкости, как это следует из (1) и (2), не зависят от температуры среды и надежно выполняются в широком диапазоне некоррелированных между собой температур жидкости и газа. Устройство не требует существенного перегрева терморезисторов по отношению к температуре окружающего газа, что позволяет использовать предлагаемый сигнализатор во взрывоопасных средах.
Сигнализатор может работать и выдавать достоверную информацию даже при дозаправке летательного аппарата в полете относительно теплым топливом из летающего танкера.
Claims (1)
- Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости, включающий датчик уровня, содержащий два последовательно соединенных и подключенных к источнику питания терморезистора, а также компаратор с входом опорного сигнала, выход компаратора предназначен для подключения к индикатору, отличающийся тем, что он дополнительно содержит последовательно соединенные управляемый двухпозиционный переключающий ключ, аналого-цифровой преобразователь с заземленным корпусом и блок деления, выход которого соединен с измерительным входом компаратора, каждый из неподвижных контактов упомянутого ключа соединен с одним из терморезисторов, общая точка которых заземлена или соединена с корпусом аналого-цифрового преобразователя, при этом терморезисторы имеют температурные коэффициенты сопротивления одного знака, параметры теплоотдачи в газе, отличные друг от друга, и равные между собой номинальные сопротивления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001101962A RU2185602C1 (ru) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001101962A RU2185602C1 (ru) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2185602C1 true RU2185602C1 (ru) | 2002-07-20 |
Family
ID=20245103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001101962A RU2185602C1 (ru) | 2001-01-23 | 2001-01-23 | Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2185602C1 (ru) |
-
2001
- 2001-01-23 RU RU2001101962A patent/RU2185602C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Globe et al. | Natural-convection heat transfer in liquids confined by two horizontal plates and heated from below | |
US5730026A (en) | Microprocessor-based liquid sensor and ice detector | |
GB2417563A (en) | Fluid level sensing and fluid detection using a temperature dependent resistive sensor | |
US4609913A (en) | Fluid level sensor | |
US3587318A (en) | Method and apparatus for measurement by determining the temperature of a thermosensitive element heated by the joule effect | |
US5709470A (en) | Method and apparatus for detecting ice buildup | |
US2468676A (en) | Level indicating device for fluent materials | |
US4774838A (en) | Liquid level indicating apparatus | |
US2854844A (en) | Device for calibrating heat responsive units | |
US20230258506A1 (en) | Thermometer having a diagnostic function | |
RU2185602C1 (ru) | Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости | |
GB2314165A (en) | A device for detecting flow in a fluid | |
US3465315A (en) | Low temperature liquid level indicator | |
RU2185603C1 (ru) | Тепловой сигнализатор уровня жидкости | |
RU18200U1 (ru) | Терморезисторный сигнализатор уровня жидкости | |
EP1434041A1 (en) | Method and apparatus for inferring a temperature | |
US4400975A (en) | Apparatus for monitoring liquid flow rates | |
RU18104U1 (ru) | Тепловой сигнализатор уровня жидкости | |
JPS58501393A (ja) | 液位及び温度センサ | |
RU2185604C1 (ru) | Способ контроля уровня жидкости | |
CA1199817A (en) | Method and device for the testing of temperature control valves in the water cooling system of locomotive engines | |
US3622975A (en) | Engine temperature-indicating apparatus | |
US3742476A (en) | Fluid flow indicating system | |
GB1121129A (en) | Improvements relating to fluid flow measuring and indicating | |
RU2217703C2 (ru) | Термисторный сигнализатор уровня жидкости |